Vliv Mosteckého jezera na teplotu a vlhkost vzduchu a rychlost větru Lukáš Pop Ústav fyziky atmosféry v. v. i. AV ČR
Motivace a cíle výzkumu Vznik nové vodní plochy mění charakter povrchu (teplotní charakteristiky, drsnost, albedo), a tím mikroklima v jeho okolí Cílem výzkumu bylo modelovat tento vliv v případě nově vzniklého Mosteckého jezera Výsledky byly zpracovány do podoby snadno použitelné metodiky a softwaru určených k posouzení vlivu nově vzniklých vodních ploch, vzniklých především hydrologickou rekultivací uhelných lomů, na mikroklima
Fyzikální úvaha Jak ovlivňuje vodní plocha mikroklima v okolí? Funguje jako zásobník tepla + vliv výparu, a tím tlumí výkyvy teploty Funguje jako zdroj vodní páry prostřednictvím výparu, a tím zvyšuje absolutní vlhkost vzduchu Snižuje tření, a tím zvyšuje rychlost větru? Výskyt mlh: protichůdné vlivy zvýšení absolutní vlhkosti vzduchu x oteplení vzduchu při situacích s tvorbou mlhy? Srážky: přidává vlhkost prostřednictvím výparu, ale vznik srážek je komplikovaný proces??? Dokážeme tyto vlivy kvantifikovat
1. Měření před a po vzniku vodní plochy 2. Modelování matematickým modelem 2 možnosti kvantifikace
Kvantifikace měřením Zásadní nevýhoda: nedá se provést před vznikem NVP (Nová vodní plocha) Je nutné dostatečně dlouhé měření před i po vzniku NVP Ideální by byla hustá síť těchto měření, případně plošné měření Potřeba odfiltrovat výkyvy klimatu/klimatickou změnu Cca 1 km od břehu Mosteckého jezera se nachází meteorologická stanice Kopisty, ale vliv jezera na její měření není průkazný
Kvantifikace modelem 2 možnosti: 1. lineární model proudění 2. upravený model numerické předpovědi počasí
Lineární model proudění Použit model WAsP Engineering 3 (WENG) v rozlišení 111 m Poměrně jednoduchý na použití, ale cena 3600 Eur + DPH Doba výpočtu jedné situace na PC několik minut Počítá pouze proudění, zanedbává vliv teplotního zvrstvení atmosféry Sklony terénu nesmí být větší než 30 % Modeluje pouze proudění vzduchu Vstupem jsou mapa orografie a drsnosti povrchu a zobecněná rychlost, případně rychlost v určitém bodě
Program ALAKE-W Zobecňuje výsledky modelu WENG při urychlení proudění nad vodní hladinou Rychlost výpočtu WENG umožnila spočítat velké množství případů s různými parametry drsnosti okolí jezera, různými sklony svahů na březích jezera a různými rozměry jezera Program ALAKE-W mezi těmito vypočtenými výsledky vhodně interpoluje Výsledky interpolace šířky jezera pro nejhorší možný případ jsou na následujícím slidu
ALAKE-W
Kvantifikace upraveným modelem předpovědi počasí Modely pro předpověď počasí jsou výpočetně velice náročné superpočítače, a mají příliš hrubé rozlišení ALADIN v ČHMÚ 4,71 km Použitý COSMO Evropská verze 7 km, Německo a Itálie 2,8 km, Švýcarsko 2,2 km Mostecké jezero v takovém rozlišení není vidět nutnost podstatně vyššího rozlišení, ALE Výpočetní náročnost ~ rozlišení 4-5 Je nutné zajistit stabilitu výpočtu a vyladit parametry
Nastavení modelu COSMO Rozlišení 333 m Podstatně menší oblast cca 50 x 70 km Plochý terén výpočet vlivů svahů jen v několika případech, to má výhodu v obecnosti výsledků Obdélníkový tvar jezera různé šířky Doplnění modelem jezera FLAKE Nutnost nastavení vhodného schématu turbulence a dalších parametrů
Výsledky modelu COSMO Namodelována širší oblast s rozlišením 333 m a 2,8 km a výsledné průběhy teploty, vlhkosti vzduchu a dalších veličin si navzájem odpovídaly Ve výsledcích se projevuje turbulence, proto jednotlivé běhy mají náhodný charakter, nutnost statistického zpracování Výsledky popsány jednak tabulkou, a jednak pomocí programů ALAKE-T a ALAKE-H, které se snadno používají Při teplotě vody vyšší oproti okolí alespoň o cca 10 C a bezvětří modeluje COSMO brízovou cirkulaci, která potlačuje vliv jezera na teplotu vzduchu
Brízová cirkulace
Modely ALAKE-T a ALAKE-H Předpokládají, že stavu nad jezerem odpovídá jiná rovnovážná teplota a vlhkost vzduchu, jejichž výsledné prostorové rozložení je dáno promícháním tohoto rovnovážného vzduchu nad jezerem s okolním vzduchem advekcí a turbulencí Jednotlivé parametry se určily statistickým zpracováním výsledků modelu COSMO Provedeno zobecnění do 2D Přidána možnost dávkového zpracování
Výsledky ALAKE-T maximální vliv jezera
Ostatní veličiny Srážky vliv se nepodařilo modelovat, podle ostatních studií bude zanedbatelný Oblačnost vliv se nepodařilo modelovat, pravděpodobně bude také zanedbatelný Mlha pravděpodobně došlo k určitému zvýšení výskytu mlhy, její modelování je ale velmi složité
Závěry Modelování vlivu takto malé nově vzniklé vodní plochy na mikroklima je na hranici současných možností (kromě modelování rychlosti větru lineárním modelem) Podařilo se modelovat a zobecnit vliv rychlosti větru, teploty a a absolutní vlhkosti vzduchu Pravděpodobný je i zvýšený výskyt mlh Vliv je patrný pouze nad jezerem a v nejbližších stovkách metrů kolem jeho břehů Výsledky jsou aplikovatelné i na návrhy hydrologických rekultivací dalších bývalých uhelných lomů Technické detaily lze nalézt ve sborníku, případně v článku v Atmospheric Research